Thématiques de recherche LIBM

Projet Scientifique LIBM (2016-2020)

Nos orientations scientifiques nous fédèrent autour des mots clés suivants : activités physiques et sportives (APS), santé, performance et prévention. Les relations entre ces termes sont complexes et offrent de multiples axes de recherche. Nous nous limiterons aux 3 suivants :

  1. Comprendre et modéliser les effets de la pratique physique sur les fonctions organiques. C’est un axe de recherche théorique, commun à l’ensemble des 5 thématiques sur lequel pourront s’appuyer les recherches appliquées, en direction de la santé et/ou de la performance.
  1. Etudier et prévenir les pathologies induites par la pratique. Ce deuxième axe considère l’activité physique, pratiquée ou non à des fins de performance sportive, comme susceptible d’induire des pathologies, d’altérer la santé et/ou l’intégrité des personnes. Prévenir l’apparition de ces pathologies en identifiant leurs effets délétères et en préconisant des savoir-faire de prudence ainsi que des procédures de pratique est un objectif majeur de ce second axe.
  1. Etudier les effets potentiels positifs de l’activité physique sur la santé et la qualité de vie. Notre projet est d’étudier les bénéfices apportés par la pratique d’APS sur des pathologies dont l’origine n’est pas la pratique physique elle-même. Au contraire, celle-ci peut constituer un élément qui permet au patient d’améliorer sa santé. L’APS peut alors avoir une fonction préventive et thérapeutique que les pratiquants soient des sujets sains ou atteints de pathologies diverses.

Dans les paragraphes suivants, nous précisons ce modèle théorique à travers ses 3 axes et nous décrivons comment chacune des 5 thématiques de recherche va s’y rattacher.

La thématique 1 (TH1) s’intitule Biologie vasculaire et du globule rouge. Son objectif est de mieux comprendre les processus à l’origine des pathologies vasculaires et sanguines et de montrer les effets potentiellement bénéfiques de l’exercice sur certaines hémoglobinopathies et l’athérosclérose.

La thématique 2 (TH2) porte sur le déconditionnement et le reconditionnement musculaire. Elle cherche à identifier les processus à l’origine du déconditionnement musculaire, à développer des méthodes de prévention et à étudier l’effet de l’exercice dans le reconditionnement musculaire.

La thématique 3 (TH3) étudie le rôle des processus mentaux et sensorimoteurs sur la performance, la rééducation des fonctions motrices et la prévention des blessures. Elle porte sur la neurophysiologie de l’imagerie motrice, sur l’excitabilité corticale en lien avec la plasticité sensorimotrice et sur les interactions entre les processus cognitifs et sensorimoteurs de régulation posturale.

La thématique 4 (TH4) aborde la question des interactions homme matériel et homme environnement. Elle décrit les adaptations organiques sous contraintes fortes, qu’elles soient physiologiques (environnement), mécaniques (matériel) ou nerveuses (prise d’information, contrôle moteur).

La thématique 5 (TH5) étudie les liens entre performance motrice et santé, à travers les déterminants de la performance motrice, la prévention des blessures, et les bienfaits suppposés de l’activité physique pour la santé.

La figure 5 synthétise les 3 axes de recherche et les 5 thématiques qui s’y rattachent.

Figure 5

Figure 5 : Modèle théorique général sur lequel s’appuient les 5 thématiques du LIBM.

AXE 1 : Performance et prévention dans les pratiques physiques et sportives

La recherche en STAPS s’intéresse aux modes de production de la performance sportive. Elle étudie aussi les pathologies qu’elle peut induire pour identifier les moyens de les prévenir. Performance et prévention constituent le premier axe de recherche. On aborde des questions fondamentales pour comprendre et modéliser non seulement les pathologies mais le fonctionnement normal de l’humain engagé dans une APS. Pour y parvenir, on s’appuie sur des modèles théoriques et/ou des modèles expérimentaux qui peuvent s’appuyer sur l’Animal. Compréhension et modélisation de la pratique contribuent à une meilleure connaissance de l’individu en action et intéresse les TH_1 à 5.

AXE 2 : Pathologies liées à la pratique physique

a. Le facteur humain

Les pathologies induites par la pratique peuvent être traumatiques ou inflammatoires. L’activité physique constitue un facteur de risque, surtout lorsqu’elle est pratiquée à des fins de performance, avec des charges d’entraînement lourdes. Les risques les plus évidents sont les lésions ostéo-articulaires ou musculaires mais aussi les hyper-sollicitations musculo-articulaires, induites par la répétition gestuelle.

La clinique offre des réponses thérapeutiques qui sont relayées par les spécialistes de l’activité sportive. Les cliniciens (Chirurgiens, médecins, kinésithérapeutes et ergothérapeutes) restaurent l’intégrité physique et travaillent au recouvrement des fonctions motrices. La rééducation rend le système musculo-articulaire de nouveau apte à effectuer une activité motrice fonctionnelle. La réathlétisation permet le retour à la pratique compétitive en sollicitant les techniques sportives spécifiques à des charges de plus en plus intenses pour un retour progressif à la compétition.

Rééducation et réathlétisation seront étudiées par les TH_1, TH_3 et TH_5

b. Le facteur matériel

Le matériel est un facteur d’amélioration de la performance mais il doit parallèlement ménager les systèmes musculo-articulaires et prévenir l’apparition de pathologies liées à la pratique. C’est la dimension matérielle qui fait l’objet de la recherche et qui débouche sur l’innovation, objet des TH_4 et TH_5.

AXE 3  : Pathologies sans lien avec la pratique physique

Les APS sont reconnues comme bénéfiques à la santé de personnes atteintes de certaines pathologies qui n’ont pas été induites par la pratique sportive elle-même. Au contraire, elle peut avoir des effets qui limitent cette pathologie, voire favorisent la guérison, en relation avec les traitements médicaux. Les APS apportent un terrain favorable à une remédiation. Cet axe abordé par les TH_1, TH_2 et TH_5 concernent les patients atteints de diabète ou avec des désordres cardiovasculaires et métaboliques ou de pathologie associée à une atteinte fonctionnelle (hémoglobinopathies, maladies neuromusculaires, BPCO, sepsis …) ou encore ceux qui cherchent une meilleure qualité de vie par la pratique physique après un traitement médical.

 

THEMATIQUE 1 :

Biologie vasculaire et du globule rouge

Hémoglobinopathies et athérosclérose

Philippe CONNES (Responsable de la thématique, 90%), Cyril Martin (80%)1, Vincent PIALOUX (80%)1,

Philippe JOLY (20%)1, Thomas RUPP (15%)2, Laurent MESSONNIER (15%)2, Léonard FEASSON (15%)3

1Université Lyon 1; 2Université de Savoie ; 3Université de Saint-Etienne

 1-Introduction :

Les hémoglobinopathies, et particulièrement la drépanocytose, maladie génétique la plus répandue dans le monde, constituent une thématique forte de notre laboratoire. La drépanocytose est caractérisée par une hémoglobine mutée (HbS) qui polymérise lorsqu’elle est désoxygénée. Ce processus est responsable de la falciformation des globules rouges qui deviennent rigides et fragiles. Les patients présentent une anémie chronique associée à des crises vaso-occlusives (CVO) douloureuses et imprévisibles. Deux phénotypes biologiques/cliniques complémentaires ont été décrits :

1) un phénotype visqueux-vaso-occlusif, dans lequel des anomalies de l’adhérence vasculaire et une viscosité sanguine trop élevée augmenteraient le risque de survenue de CVO (Connes et al, 2014).

2) un phénotype hémolytique, dans lequel ces patients seraient prédisposés à développer une vasculopathie et une dysfonction vasculaire importante de par les effets toxiques de l’hémoglobine libre sur l’endothélium et le métabolisme du monoxyde d’azote. Ce deuxième phénotype serait responsable de complications telles que les accidents vasculaires cérébraux (AVC) ischémiques et l’hypertension artérielle pulmonaire (Kato et al, 2007). Nos travaux montrent que les anomalies de la rhéologie du globule rouge ainsi que l’inflammation et le stress oxydatif sont des acteurs majeurs du développement de ces vasculopathies dans la drépanocytose (Connes et al, 2013 ; Bourgeaux et al, 2012). Bien que les mécanismes conduisant au développement d’une vasculopathie (systémique, pulmonaire ou cérébrale) dans la drépanocytose ne soient pas complètement identiques à ceux observés dans les autres maladies cardiovasculaires et en particulier dans l’athérosclérose, ils partagent un certain nombre de points physiopathologiques communs (rôle du monoxyde d’azote, du stress oxydant, de l’inflammation et de l’adhérence vasculaire). Par conséquent, nos projets s’articuleront autour de la drépanocytose, mais aussi de l’athérosclérose, thématique émergente dans notre équipe.

2- Approches fondamentales et cliniques :

Notre projet propose des approches fondamentales (moléculaires, cellulaires et animales) et cliniques (études de cohortes, approches biologiques, histologiques et épidémiologiques). La comparaison des mécanismes physiopathologiques dans ces différentes populations devrait permettre de mieux comprendre les causes des dysfonctions vasculaires. Par ailleurs, des approches thérapeutiques seront envisagées sur des modèles murins afin de prévenir le développement et/ou la progression d’une vasculopathie. De fait, le LIBM devenir partenaire associéLABEX Gr-EX (Paris, Dir : Pr O. Hermine), dont la recherche biomédicale/clinique sur la drépanocytose est une priorité.

2-1 Fonction vasculaire et hémoglobinopathies :

2-1-1 Hémolyse et anomalies hémorhéologiques dans les vasculopathies drépanocytaires : approches épidémiologiques, cliniques et thérapeutiques

La drépanocytose est également considérée comme une maladie de la paroi vasculaire (Kato et al, 2007). Cette dysfonction serait causée par l’hémolyse chronique (Kato et al, 2007). Si c’est le cas, une dysfonction vasculaire plus marquée devrait se retrouver chez les patients drépanocytaires à risque, avec des complications hémolytiques telles que la glomérulopathie, les ulcères de jambes et le priapisme. Cette hypothèse sera testée sur 240 drépanocytaires homozygotes SS et 120 drépanocytaires SC au Mali (Bamako) et au Sénégal (Dakar) dans le projet BIOCADRE, sélectionné à l’ANR 2014 (IP : X. Jouven-UMR Inserm 970-Paris, UMR Inserm 1134-Paris/Guadeloupe). Le LIBM devrait analyser des marqueurs hémorhéologiques (P Connes) étant donné le rôle clef des propriétés rhéologiques des globules rouges dans les complications dîtes vasculopathiques (Connes et al, 2014). Cependant, les facteurs modulateurs de ces anomalies ne sont pas complètement élucidés. Des études d’association sur les cohortes pédiatriques et adultes drépanocytaires, seront réalisées à Lyon. Elles visent à déterminer le rôle joué par le stress oxydatif et les facteurs génétiques (α-haplotype, polymorphismes eNOS et α-thalassémie) dans les anomalies hémorhéologiques, le profil hémolytique et la survenue de complications vasculopathiques (projet en collaboration avec les Hôpitaux Civils de Lyon, Dr. K. Kebali, Dr N. Garnier, Dr. G. Cannas, Pr Y. Bertrand, Dr P. Joly). Par ailleurs, un projet récemment financé par le Labex GR-Ex portera sur la microcirculation cérébrale (technique ASL (Arterial Spin Labelling) et Spectroscopie dans le Proche Infra-Rouge)) et les déterminants hémorhéologiques des micro-infarctus cérébraux chez les drépanocytaires homozygotes. Il s’agit du projet DREAM2 piloté par le Dr V Brousse en collaboration avec les Dr S Verlhac, C Pondarré, L Da Costa, M De Montalembert et C Le Van Kim (Hôpital Necker, CHIC Créteil et UMR Inserm 1134). Le LIBM (P Connes) sera impliqué dans les traitements de signaux hémodynamiques et dans l’analyse des mesures hémorhéologiques. Une attention particulière, à visée d’amélioration thérapeutique, sera également dédiée à la vasculopathie cérébrale, notamment à travers l’étude des effets de l’érythraphérèse, connue pour modifier le profil hémato-hémorhéologique, sur le niveau d’oxygénation cérébrale des patients drépanocytaires caractérisés par un doppler transcrânien pathologique. Ce projet sera piloté par Thomas Rupp, en collaboration avec le CHU de Créteil (Dr P. Bartolucci).

Par ailleurs, nous avons mis en évidence que le muscle squelettique, au même titre que bien d’autres organes, subissait les conséquences de la maladie. En particulier, un profond remodelage microvasculaire était observé au sein du tissu musculaire, incluant une raréfaction des microvaisseaux une moindre tortuosité capillaire et un fort élargissement du lumen. Cependant, aucun renforcement de la paroi capillaire n’était apparent. Si ce remodelage pourrait limiter le risque d’obstruction de la microcirculation par les globules rouges rigides, il semble aboutir à une fragilisation des microvaisseaux. Ses causes ne sont pas identifiées mais le profil hémorhéologique spécifique ainsi que l’hémolyse chronique pourrait jouer un rôle. Une étude corrélationnelle sera ainsi conduite afin de déterminer les paramètres hématologiques et hémorhéologiques les plus impliqués dans le remodelage microvasculaire observé par notre équipe (Ravelojaona et al. soumis).

Enfin, les porteurs sains de la mutation génétique responsable de la drépanocytose (trait drépanocytaire) qui sont diabétiques de type II, pourraient développer des complications vasculaires plus importantes et fréquentes que les diabétiques non porteurs du trait drépanocytaire. Une étude démarrée au Sénégal en Février 2014 devrait permettre de caractériser la fonction vasculaire (vasodilation hyperémique et vitesse de l’onde de pouls), le profil hémorhéologique, le statut clinique, le profil biologique (stress oxydatif et métabolisme du monoxyde d’azote) et biochimique de sujets sains ou diabétiques porteur ou non du trait drépanocytaire (n=150). Un financement de l’Ambassade de France vient tout juste d’être octroyé au doctorant pour réaliser des dosages de marqueurs du stress oxydatif et du NO au LIBM.

2-1-2 Rôle du NO et du stress oxydatif dans les vasculopathies drépanocytaires

En parallèle de la recherche clinique, des études expérimentales à visée préclinique seront réalisées sur un modèle de souris transgénique de la drépanocytose (souris Townes – C. Martin). Nos travaux porteront sur le rôle du stress oxydatif et du monoxyde d’azote dans la vasculopathie drépanocytaire. Différents antioxydants (mimétiques des enzymes antioxydantes et voie de la NADPH oxydase) seront testés, en présence ou pas de précurseurs du NO (L-arginine), sur le phénotype vasculaire de la souris Townes. Une partie du travail portera également sur la voie Nfr2 en collaboration avec un laboratoire de Pittsburgh (mobilité internationale d’une doctorante du LBIM au Vascular Medecine Institute, University of Pittsburgh, Pr S. Ofori-Acquah). Enfin, le LBIM sera porteur d’un projet, en collaboration avec une équipe Allemande (Dr M. Grau et Pr W. Bloch, Institute of Cardiovascular Research and Sport Medicine, Cologne) et l’UMR Inserm 1134 (Biologie Intégrative du Globule Rouge) visant à caractériser le rôle de la NO synthase érythrocytaire dans la régulation des propriétés hémorhéologiques, des mécanismes d’éryptose et de la fonction vasculaire dans le modèle murin de la drépanocytose (projet déposé en juin 2014 auprès de la Fondation Allemande pour la Recherche). Une partie des études proposées chez l’animal font actuellement l’objet d’une demande de financement dans le cadre d’un projet Horizon 2020 coordonné par le Pr L. De Franceschi (Italie).

2-2 Athérosclérose et vasculopathie cérébrale : Etude du rôle du stress oxydatif sur les facteurs de vulnérabilité cérébrale et d’instabilité de la plaque d’athérosclérose.

Bien que le pourcentage de sténose carotidienne soit encore le marqueur de risque de l’AVC ischémique conduisant à l’endartériectomie, l’instabilité de la plaque carotidienne est un facteur de risque reconnu. L’hémorragie, l’accumulation de macrophages intra-plaque, ainsi que la néo-vascularisation sont aussi des marqueurs de l’instabilité de plaque (Finn et al, 2012). Le stress oxydatif pourrait jouer un rôle majeur dans la régulation de ces trois facteurs. Notre modèle de souris athérosclérose (ApoE-/- âgées sous régime gras, thèse d’E. Chirico), a montré une co-localisation cérébrale de l’accumulation de macrophages et des fuites de la barrière hémato-encéphaliques ainsi qu’un stress oxydatif cérébral plus élevé que les souris contrôles.

D’abord, nous caractériserons l’implication du stress oxydatif dans la récupération cérébrale post-AVC chez les souris ApoE-/-. Le suivi longitudinal de la lésion post-AVC sera effectué par IRM après avoir soumis les souris à une ischémie cérébrale transitoire tandis que le stress oxydatif sera modulé avec des mimétiques des enzymes antioxydantes. L’ischémie cérébrale sera également utilisée sur notre modèle murin de la drépanocytose pour valider un modèle de vasculopathie cérébrale dans cette maladie. Ensuite, nous envisageons une étude clinique pour caractériser la néo-vascularisation, l’état hémorragique et la polarisation des macrophages de la plaque carotidienne chez des patients à risque d’AVC symptomatiques et asymptomatiques. Cette étude a un double objectif : 1) déterminer l’importance du stress oxydatif sur ces trois facteurs d’instabilité de la plaque en fonction du risque d’AVC, à partir d’échantillons de plaque obtenus après endartériectomie; 2) valider les données histologiques par IRM pour un meilleur diagnostic et suivi des patients à risques. L’hémolyse exacerbée joue un rôle important dans le développement de la vasculopathie cérébrale chez le drépanocytaire via une modification des propriétés biophysiques des globules rouges. L’hémolyse intra-plaque chez les patients à risque d’AVC (Takaya et al, 2006) pourrait donc accentuer ce risque en augmentant la vulnérabilité vasculaire cérébrale. Nous étudierons donc la déformabilité et la fragmentation érythrocytaire par ektacytométrie. Ces projets seront financés par l’Institut Universitaire de France de V. Pialoux (2014-2019), dont une partie entre dans le projet AV-TEPIRM présélectionné à l’ANR 2014 (IP: E. Canet-Soulas). Ce dernier vise à valider le suivi IRM de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique et l’activation macrophagique chez l’animal. Deux laboratoires de l’Université de Lyon, leader internationaux dans leur domaine (CREATIS Inserm U1044, imagerie médicale et CarMeN Inserm U1069, Cardiologie et Métabolisme ; Pr E. Canet-Soulas, Dr M. Wiart) seront collaborateurs avec l’appui du centre d’imagerie ‘petit animal’ (CERMEP), notamment sur la technique d’ischémie cérébrale focale transitoire et sur le suivi IRM des animaux. Le projet clinique s’appuie sur le service de chirurgie vasculaire des Hospices Civiles de Lyon (Dr A. Millon).

3- Effets thérapeutiques de l’exercice physique (régulier contrôlé)

Alors que les effets cardio- et vasculo-protecteurs d’une activité physique régulière sont bien démontrés dans la population générale, peu d’études ont porté sur des patients à risque d’AVC et aucune sur les sujets drépanocytaires. Les effets anti-inflammatoires, antioxydants, hémorhéologiques, vasculaires et hématologiques bénéfiques d’une pratique physique régulière sont susceptibles de diminuer la sévérité clinique des patients atteints de ces maladies également.

3-1 Drépanocytose

Les changements métaboliques et les risques accrus de désaturation de l’HbS survenant à l’effort (Waltz et al, 2013) sont des déclencheurs potentiels de CVO. Cependant, des études récentes chez l’homme ou l’animal montrent que les drépanocytaires peuvent réaliser une activité physique modérée sans risque clinique (Balyssac-Syransy et al, 2011 ; Faes et al, 2014 ; Aufradet et al, 2014). Ainsi, nous testerons aussi les effets biologiques, vasculaires, microvasculaires (études fonctionnelles et caractérisation morphologique après biopsie), hémodynamiques et hémorhéologiques de protocole de conditionnement physique chez la souris et le patient drépanocytaire (cohortes Lyonnaises, collaboration avec les Hôpitaux Civils de Lyon). Les effets cliniques de l’exercice physique chronique chez le patient drépanocytaire seront également évalués à travers la quantification du nombre d’évènements vaso-occlusifs avant et après ré-entraînement, le suivi de la qualité de vie ainsi que l’évaluation des douleurs chroniques. La survenue d’un syndrome thoracique aigu sera un motif d’arrêt du ré-entraînement pour le patient atteint.

Les caractéristiques structurales et énergétiques du tissu musculaire sont, tout comme son réseau microvasculaire, totalement remaniées chez le patient drépanocytaire (Ravelojaona et al. soumis). Nous étudierons également les effets de l’activité physique régulière sur le muscle. Ces aspects sont rapportés dans l’axe « Homéostasie et plasticité musculaire » (L. Messonnier, L. Feasson et T. Rupp) qui fait de la drépanocytose un « axe » transversal fédérateur au sein du laboratoire.

3-2 Athérosclérose

Nous avons montré que l’occurrence de lésions et d’inflammation cérébrales, chez des souris ApoE-/- âgées sous régime gras, était divisée par 5 grâce à un entraînement volontaire sur roue d’activité, confirmant l’amélioration du taux de suivis (+50%), la baisse du stress oxydatif et de l’inflammation cérébrale (Chirico et al, 2012, Chirico et al, en révision JACC). Le prolongement cette étude devra caractériser l’effet d’un ré-entraînement sur la récupération cérébrale anatomique et hémodynamique post-AVC après avoir soumis les souris ApoE-/- sous régime gras, à une ischémie cérébrale focale transitoire. Le rôle du stress oxydatif sera aussi étudié avec la méthodologie décrite en 2-2.

Références :

Aufradet E, Douillard A, Charrin E, Romdhani A, De Souza G, Bessaad A, Faes C, Bourgeaux V, Chirico EN, Canet-Soulas E, Pialoux V, Martin C. Physical activity limits pulmonary endothelial activation in sickle cell SAD mice. Blood 24; 123(17):2745-7, 2014.

Balayssac-Siransy E, Connes P, Tuo N, Danho C, Diaw M, Sanogo I, Hardy-Dessources MD, Samb A, Ballas SK, Bogui P. Mild haemorheological changes induced by a moderate endurance exercise in patients with sickle cell anaemia. Br J Haematol 154(3):398-407, 2011.

Bourgeaux V, Aufradet E, Horand F, De Souza G, Campion Y, Bessaad A, Chevrier AM, Canet-Soulas E, Godfrin Y, Martin C. Efficacy of homologous IHP-loaded red blood cells in sickle cell transgenic mice. Br J Haematol 157(3): 357-369, 2012.

Chirico E., Patsouris D., Geloen A., Rieusset J., Abidi R., Cannet-Soulas E., Pialoux V. The role of exercise on oxidative stress and inflammation in the aging brain. FASEB J 26:708.1, 2012.

Connes P, Lamarre Y, Waltz X, Ballas SK, Lemonne N, Etienne-Julan M, Hue O, Hardy-Dessources MD, Romana M. Haemolysis and abnormal haemorheology in sickle cell anaemia. Br J Haematol 165(4):564-72, 2014

Connes P, Verlhac S, Bernaudin F. Advances in understanding the pathogenesis of cerebrovascular vasculopathy in sickle cell anaemia. Br J Haematol 161(4):484-98, 2013.

Faes C, Balayssac-Siransy E, Connes P, Hivert L, Danho C, Bogui P, Martin C, Pialoux V. Moderate endurance exercise in patients with sickle cell anemia: effects on oxidative stress and endothelial activation, B J Haematol 164(1):124-130, 2014.

Finn AV, Nakano M, Polavarapu R, Karmali V, Saeed O, Zhao X, Yazdani S, Otsuka F, Davis T, Habib A, Narula J, Kolodgie FD, Virmani R. Hemoglobin directs macrophage differentiation and prevents foam cell formation in human atherosclerotic plaques. J Am Coll Cardiol 10; 59(2):166-77, 2012.

Kato GJ, Gladwin MT, Steinberg MH. Deconstructing sickle cell disease: reappraisal of the role of hemolysis in the development of clinical subphenotypes. Blood Rev 21(1):37-47, 2007.

Takaya N., C. Yuan, B. Chu et al. Association between carotid plaque characteristics and subsequent ischemic cerebrovascular events: a prospective assessment with MRI—initial results. Stroke 37(3):818–823, 2012.

Waltz X, Romana M, Lalanne-Mistrih ML, Machado RF, Lamarre Y, Tarer V, Hardy-Dessources MD, Tressières B, Divialle-Doumdo L, Petras M, Maillard F, Etienne-Julan M, Connes P. Hematologic and hemorheological determinants of resting and exercise-induced hemoglobin oxygen desaturation in children with sickle cell disease. Haematologica 98(7):1039-44, 2013.

THÉMATIQUE 2 :

Déconditionnement et reconditionnement musculaire

Damien FREYSSENET3 (Responsable de la thématique, 100%), Phanélie BERTHON2 (80%), Thierry BUSSO3 (70%),

Josiane CASTELLS3 (80%), Philippe CONNES1 (10%), Frédéric COSTES3 (20%), Xavier DEVILLARD3 (50%),

Anne-Cécile DURIEUX3 (100%), Léonard FEASSON3 (70%), Christophe HOURDE2 (100%), Vanessa JAHNKE3 (100%),

Cyril MARTIN1 (20%), Laurent MESSONNIER2 (85%), Jérôme MOREL3 (20%)

1Université Lyon 1; 2Université de Savoie; 3Université de Saint-Etienne.

1-Introduction

Le muscle strié squelettique joue un rôle important dans notre état de santé et l’autonomie dans notre mode de vie, assurant des fonctions aussi essentielles que le maintien postural, la locomotion, la thermogénèse ou encore la régulation de l’homéostasie énergétique. La capacité du tissu musculaire squelettique à conserver son équilibre de fonctionnement (homéostasie musculaire) peut être parfois gravement compromise. Modéré, le déconditionnement musculaire causé par l’âge, l’alitement prolongé ou un mode de vie sédentaire augmentera considérablement l’incidence et la gravité de nombreuses pathologies. Plus sévère, le déconditionnement musculaire sera une des principales causes de décès chez de nombreux patients atteints de pathologies chroniques et génétiques. Le déconditionnement musculaire sera donc à l’origine d’une réduction progressive des capacités fonctionnelles de l’organisme, d’une sédentarisation croissante, et d’une perte d’autonomie imposant une prise en charge institutionnelle des personnes affectées. Ainsi, La compréhension des mécanismes impliqués dans le déconditionnement musculaire et le développement de stratégies visant à limiter ou stopper ce déconditionnement (stratégies de reconditionnement), constituent un enjeu sociétal majeur.

2-Objectifs thématiques et approches expérimentales

L’objectif général de la thématique Déconditionnement et reconditionnement musculaire est d’identifier les mécanismes cellulaires et moléculaires à l’origine du déconditionnement musculaire et de développer de nouvelles méthodes de prévention ou de traitement de ce déconditionnement.

L’analyse du déconditionnement musculaire sera réalisée dans différentes conditions physiologiques (hypoxie, vieillissement) et pathologiques (accident vasculaire cérébral, bronchopneumopathie chronique obstructive, cancer, drépanocytose, dystrophie musculaire de Duchenne, myopathie centronucléaire liée à la mutation du gène dynamine 2, sepsis). Dans ce contexte, le traitement du déconditionnement musculaire sera envisagé selon 3 stratégies basées sur la régulation de la signalisation dépendante de la myostatine, la régulation de l’activité mitochondriale et la thérapie par l’activité physique adaptée. Notre projet associe des études fondamentales (utilisation de modèles murins génétiquement modifiés, de techniques de culture primaire de cellules musculaires animales et humaines, de modèles mathématiques) à des études cliniques (exploration biologique et fonctionnelle du tissu musculaire chez l’humain).

3-Les projets de recherche

3-1 Déconditionnement/reconditionnement musculaire et inhibition de la signalisation dépendante de la myostatine

Nos travaux antérieurs ont montré que la surexpression de la myostatine in vivo induisait une perte de masse musculaire associée à la réduction de l’expression de protéines muscle-spécifiques (Durieux et al. 2007), et à l’inhibition de la voie de signalisation Akt/mTOR  (Amirouche et al. 2009), voie de signalisation impliquée dans le contrôle des synthèses protéiques, identifiant ainsi la myostatine comme un acteur clef du contrôle de la masse musculaire chez l’adulte. De fait, une augmentation de l’expression musculaire de la myostatine constitue la signature moléculaire de nombreuses pathologies associées à un déconditionnement musculaire (Han et al. 2013), même si son rôle dans certaines pathologies reste encore à élucider. Nos objectifs sont de déterminer les mécanismes mis en jeu (régulation des voies de contrôles de la synthèse et de la dégradation des protéines) et les effets potentiellement bénéfiques (au niveau musculaire d’un point de vue biologique et fonctionnel), que pourraient avoir l’inhibition de la signalisation contrôlée par la myostatine dans des situations pathologiques associées à des pertes sévères de masse musculaire :

– la cachexie musculaire associée au cancer (collaborations INSERM U1060 Université Claude Bernard Lyon 1, et CNRS U5239 ENS Lyon)

– le sepsis (collaboration avec M. Singer University College London Royaume-Uni),

– l’accident vasculaire cérébral (collaboration CNRS U6301 Université Caen Basse Normandie),

– la myopathie centronucléaire due à la mutation du gène dynamine 2 (collaboration INSERM U974, Université Pierre et Marie Curie).

Notre stratégie d’inactivation de la myostatine est basée sur l’utilisation de souris knockout pour le gène de la myostatine, mais aussi sur l’utilisation d’un anticorps qui va spécifiquement cibler et inhiber la myostatine (partenariat avec la société Atara Biotherapeutics, Thousand Oaks, CA, USA). Ces projets bénéficient du soutien de l’Institut National du CAncer, de la Ligue nationale contre le cancer et de la Région Rhône-Alpes. Ils font également l’objet de demandes de financement auprès de la Ligue nationale contre le cancer, de l’Association Française contre les Myopathies, de l’Agence Française de Lutte contre le Dopage, de Cure CMD (USA), de la Société Française d’Anesthésie Réanimation, et de la Société Européenne de Réanimation.

3-2 Déconditionnement/reconditionnement musculaire et réactivation du métabolisme mitochondrial

Une réduction de l’activité mitochondriale est également associée à une perte de masse et de force musculaire (Romanello et al. 2010), contribuant à la pathogenèse de certaines myopathies, comme la myopathie des ceintures de type 2A, ou la dystrophie musculaire de Duchenne (Jahnke et al. 2012). A l’inverse, nos travaux ont montré que la stimulation de l’activité mitochondriale exerçait des effets bénéfiques sur la fonction musculaire de souris mdx (Jahnke et al. 2012), le modèle murin de la dystrophie musculaire de Duchenne. Moduler le contenu et l’activité mitochondriale constitue une approche thérapeutique prometteuse. Dans ce contexte, PGC-1a, un coactivateur transcriptionnel régulateur maître de la biogenèse mitochondriale (Wu et al. 1999), constitue une cible d’intervention privilégiée. Nos objectifs sont de déterminer les mécanismes par lesquels des modifications de l’activité mitochondriale sont susceptibles de moduler la régulation des voies de synthèse et de dégradation des protéines, mais aussi de déterminer si une stimulation de la biogenèse mitochondriale par la surexpression de PGC-1a (souris transgéniques PGC-1a) exerce un effet bénéfique sur le phénotype et la fonction musculaire de souris mdx (collaboration avec INSERM U974, Université Pierre et Marie Curie). Ce projet fait l’objet de demandes de financement auprès de l’Association Française contre les Myopathies et de Muscle Dystrophy Association (USA et Canada).

3-3 Déconditionnement/reconditionnement musculaire et thérapie par l’activité physique adaptée

La pratique de l’activité physique constitue une stratégie de reconditionnement musculaire directement applicable chez l’humain. Pratiquée de façon modérée, contrôlée, régulière et adaptée, l’activité physique peut permettre, en fonction des situations pathologiques, d’améliorer la fonction musculaire, d’accroître ou de maintenir la masse musculaire, de réduire certains symptômes, pour in fine améliorer l’autonomie et la qualité de vie des patients. Au niveau systémique, les effets bénéfiques de l’activité physique seraient en partie associés à une réduction du stress oxydant, de l’état d’hypoxie cellulaire ou de l’état inflammatoire. Au niveau cellulaire, l’activité physique sera à l’origine de modifications profondes de l’expression du génome musculaire et donc des modifications des caractéristiques énergétiques et structurales du tissu. Le bénéfice de ce type de stratégie reste toutefois étroitement dépendant de la nature de l’activité physique, du niveau d’intensité, ainsi que de la durée d’exercice. Nos objectifs sont de déterminer les effets potentiellement bénéfiques et les mécanismes mis en jeu par la pratique régulière de l’activité physique dans différentes conditions :

– approche théorique et expérimentale in vitro : nous avons développé un modèle mathématique permettant de décrire la réponse transcriptionnelle du tissu musculaire à l’exercice (Busso et al. 2013). Ce travail sera poursuivi par le développement d’une modélisation mathématique des effets cumulatifs de séances d’exercice sur la transcription et la traduction des protéines musculaires impliqués dans le contrôle de la masse musculaire.

– la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) : le déconditionnement musculaire des patients BPCO est un facteur péjoratif remettant en cause directement la durée de vie des patients (Garcia-Aymerich et al. 2006). Nos travaux (Favier et al. 2010) ont montré une désactivation de la voie Akt/mTOR, voie de contrôle des synthèses protéiques dans le muscle strié squelettique de ces patients. Le potentiel de réactivation de la voie Akt/mTOR par le réentraînement sera envisagé. Nous déterminerons également si le niveau d’hypoxémie des patients module la capacité de réactivation de la voie Akt/mTOR par l’entraînement (collaboration Maastricht University). Un modèle de culture primaire de cellules musculaires humaines sera aussi utilisé.

– la drépanocytose : nos travaux antérieurs chez les patients porteurs du trait drépanocytaire ont mis en évidence un déconditionnement musculaire associé à une raréfaction du réseau microvasculaire et à une diminution des capacités oxydatives musculaires (Vincent et al. 2010a, b). Nous déterminerons chez les patients homozygotes, les bénéfices d’un programme de réentraînement sur la réactivation de certains acteurs clefs du contrôle de la masse musculaire, mais aussi sur les caractéristiques structurales et énergétiques du tissu musculaire (collaboration INSERM U955 Université Paris Est Créteil). Un modèle murin de la pathologie sera également utilisé (collaboration CNRS U7339 Université Aix-Marseille).

– la dystrophie facio-scapulo-humérale (FSHD) : nos travaux en cours mettent en évidence des gains fonctionnels (VO2max, puissance maximale aérobie, teste de marche de 6 minutes) associée à un gain de masse musculaire chez des patients FSHD après entraînement. Ce travail sera poursuivi par l’étude des adaptations musculaires liées à ce reconditionnement (profil énergétique, potentiel de régénération) (collaboration Örebro University Suède) (Bankole et al. 2013).

– le vieillissement : le déconditionnement musculaire lié au vieillissement, cause de dépendance physique, est accompagné de risques accrus d’institutionnalisation et de mortalité. Après avoir participé à l’identification de marqueurs musculaires de la sarcopénie dans une cohorte de sujets âgés avec ou sans syndrome métabolique vs contrôles jeunes (Gueugneau et al. 2014), nous déterminerons si la combinaison d’exercices musculaire de type excentriques et d’endurance peut apporter davantage de bénéfices fonctionnels au niveau musculaire qu’un entraînement classique en endurance (collaboration INRA U1019 Université Clermont 1).

L’ensemble de ces projets sont soutenus dans le cadre de PHRC et sont supportés par l’Association Française contre les Myopathies et l’European Respiratory Society.

Références :

Amirouche A, Durieux AC, Banzet S, Koulmann N, Bonnefoy R, Mouret C, Bigard X, Peinnequin A, Freyssenet D.et al. Down-regulation of Akt/mammalian target of rapamycin signaling pathway in response to myostatin overexpression in skeletal muscle. Endocrinology. 2009;150:286-94.

Bankolé CSL, Féasson L, Ponsot E, Kadi F (2013) Fibre type-specific satellite cell content in two models of muscle diseases. Histopathology, in press.

Busso T., Flück M. A mixed-effects model of the dynamic response of muscle gene transcript expression to endurance exercise. Eur J Appl Physiol 2013; 113 : 1279-1290.

Durieux AC, Amirouche A, Banzet S, Koulmann N, Bonnefoy R, Pasdeloup M, Mouret C, Bigard X, Peinnequin A, Freyssenet D. Ectopic expression of myostatin induces atrophy of adult skeletal muscle by decreasing muscle gene expression. Endocrinology. 2007;148:3140-7.

Garcia-Aymerich L., Lange P., Benet M., Schnohr P., Anto J. M. Regular physical activity reduces hospital admission and mortality in chronic obstructive pulmonary disease: a population based cohort study. Thorax. 2006 ; 61 :772-778.

Gueugneau M, Coudy-Gandilhon C, Théron L, Meunier B, Barboiron C, Combaret L, Taillandier D, Polge C, Attaix D, Picard B, Verney J, Roche F, Féasson L, Barthelemy JC, Béchet D (2014a). Skeletal muscle lipid content and oxidative activity in relation to muscle fiber type in aging and metabolic syndrome. J. Gerontol. A-Biol, in press.

Grumati P., Coletto L., Sabatelli P., Cescon M., Angelin A., Bertaggia E., Blaauw B., Urciuol, A., Tiepol, T., Merlini L., Maraldi N. M., Bernardi P., Sandri M., Bonaldo P. Autophagy is defective in collagen VI muscular dystrophies, and its reactivation rescues myofiber degeneration. Nat Med. 2010; 16(11): 1313-1320.

Han HQ, Zhou X, Mitch WE, Goldberg AL. Myostatin/activin pathway antagonism: Molecular basis and therapeutic potential. Int J Biochem Cell Biol. 2013;45:2333-47.

Jahnke VE, Van Der Meulen JH, Jonhston HK, Ghimbovschi S, Partridge T, Hoffman EP, NagarajuK. Metabolic remodeling agents show beneficial effects in the dystrophin-deficient mdx mouse model. Skeletal Muscle. 2012; 2: 16.

Romanello V., Guadagnin E., Gomes L., Roder I., Sandri C., Petersen Y., Milan G., Masiero E., Del Piccolo P., Foretz M., Scorrano L., Rudolf R., Sandri M. Mitochondrial fission and remodelling contributes to muscle atrophy. EMBO J. 2010; 29(10): 1774-1785.

Vincent L., Feasson L., Oyono-Enguelle S., Banimbek V., Denis C., Guarneri C., Aufradet E., Monchanin G., Martin C., Gozal D., Dohbobga M., Wouassi D., Garet M., Thiriet, P., Messonnier L. Remodeling of skeletal muscle microvasculature in sickle cell trait and alpha-thalassemia. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2010a; 298:H375-H384.

Vincent L., Feasson L., Oyono-Enguelle S., Banimbek V., Monchanin G., Dohbobga M., Wouassi D., Martin C., Gozal D., Geyssant A., Thiriet, P., Denis C., Messonnier L. Skeletal muscle structural and energetic characteristics in subjects with sickle trait, alpha-thalassemia, or dual hemoglobinopathy. J Appl Physiol. 2010b; 109:728-734.

Wu Z., Puigserver P., Andersson U., Zhang C., Adelmant G., Mootha V., Troy A., Cinti S., Lowell B., Scarpulla R. C., Spiegelman B. M. Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis and respiration through the thermogenic coactivator PGC-1. Cell. 1999; 98 (1): 115-124.

THEMATIQUE 3 :

Processus mentaux et contrôle sensorimoteur

Aymeric GUILLOT1 (Responsable de la thématique, 100%), Christian COLLET1 (100%), Pascal CHABAUD1 (100%), Franck DI RIENZO1 (100%),

Patrick Fargier1 (100%), Nicolas FORESTIER2 (50%), Pascal GIRAUX3 (100%), Nady HOYEK1 (100%), Thomas LAPOLE3 (70%),

Raphaël Massarelli1 (100%), Patrice ROUGIER2 (50%), Arnaud SAIMPONT1 (100%)

1Université Lyon 1; 2Université de Savoie ; 3Université de Saint-Etienne.

Cette thématique étudie le rôle des habiletés cognitives et du contrôle sensorimoteur sur la performance, la rééducation des fonctions motrices et la prévention des blessures. Les projets de recherche et les ressources humaines proviennent des trois sites géographiques du LIBM. Chaque projet s’intègre dans une ligne thématique pérenne et s’appuie sur un financement en cours ou fera l’objet d’une demande à venir. Cet axe comprend 3 analyses complémentaires associant recherche fondamentale et appliquée :

I) Fondements neurophysiologiques et effets thérapeutiques de l’imagerie motrice

II) Excitabilité corticospinale et plasticité du contrôle sensorimoteur

III) Interactions entre tâches cognitives et fonction posturale.

  1. Fondements neurophysiologiques et effets thérapeutiques de l’imagerie motrice

L’imagerie motrice est une thématique prioritaire. Les précédents contrats ont permis d’en comprendre le rôle pour améliorer les performances sportives et faciliter le recouvrement des fonctions motrices après lésion centrale ou périphérique. Nous évaluons les capacités d’imagerie et suivons la qualité du travail mental par enregistrement en temps réel des corrélats physiologiques de l’imagerie (Collet et al., 2011). Ces méthodes et outils vont nous permettre de détailler les fondements neurophysiologiques et d’étudier la plasticité cérébrale induite par l’imagerie motrice, consécutivement à son utilisation thérapeutique en complément de la rééducation classique.

Mieux comprendre les processus impliqués dans l’inhibition de la commande motrice lors de la représentation d’un mouvement est un enjeu de recherche fondamentale (Guillot et al., 2012). L’objectif est d’identifier les régions corticales et sous-corticales impliqués dans l’inhibition de la commande et de comprendre leurs interactions par des analyses avancées de connectivité fonctionnelle (Collaboration CERMEP de Lyon). L’IRMf et la MEG seront des méthodes privilégiées pour identifier les activations chez des sujets sains, comparativement à des patients dont l’inhibition de la commande motrice n’est plus utile (personnes amputées et paralysées). La tétraplégie avait constitué un bon modèle d’étude durant le précédent contrat (Di Rienzo et al., 2014a). Enfin, la plasticité cérébrale induite par la pratique de l’imagerie motrice (qui stimule activement les réseaux du système moteur) devra également permettre l’étude des processus de consolidation des apprentissages après un entraînement mental. Pour cela, nous associerons des méthodologies d’investigation scientifique complémentaires (enregistrement d’indices neurovégétatifs, stimulations magnétique ou à courant continu) ainsi que des indices comportementaux pour évaluer l’efficacité du travail mental.

Parallèlement, nous étudierons l’intérêt de compléter la rééducation classique par l’imagerie motrice chez des sujets immobilisés (Di Rienzo et al., 2014b) : patients atteints d’une lésion ou dégénérescence centrale (atteinte médullaire), de lésions périphériques (amputation transtibiale, chirurgie orthopédique avec pose d’une prothèse), ou d’incapacités motrices temporaires (entorses, fractures) qui affectent le système locomoteur. L’apport de l’imagerie motrice au recouvrement des fonctions posturales et motrices constituera un sujet de recherche appliquée, en collaboration avec des cliniciens français et étrangers. La population vieillissante permettra d’étudier l’évolution des capacités d’imagerie et le rôle préventif du travail par imagerie motrice en tant que facteur limitant de la perte d’autonomie et de prévention des chutes (Saimpont et al., 2013). L’intégrité des dynamiques cérébrales lorsque les programmes moteurs sont entretenus par la pratique mentale durant des périodes d’immobilisation et la réorganisation vicariante des réseaux devenus fonctionnellement inutiles à la suite d’une lésion constitueront des projets de recherche centraux menés en collaboration avec des équipes médicales (Hôpital Henri Gabrielle, Clinique Médico-Chirurgicale de Réadaptation des Massues, Centre Albert Trillat de Lyon) et des universités partenaires (Universités de Montréal et Laval).

Enfin, nous évaluerons le lien entre imagerie motrice et mentale à travers l’acquisition et le transfert d’habiletés visuospatiales et motrices aux situations d’apprentissage (Hoyek et al., 2014). En particulier, les capacités visuospatiales déterminent la vitesse et la qualité d’acquisition de connaissances anatomiques et chirurgicales. Nous étudierons l’effet de l’imagerie motrice et mentale dans le renforcement des compétences spatiales nécessaires à l’apprentissage de l’anatomie et à la maîtrise des gestes chirurgicaux. Nous conceptualiserons des outils pédagogiques numériques innovants (animations 3D, jeux sérieux) destinés à faciliter l’apprentissage de l’anatomie et permettre l’entraînement des futurs chirurgiens. Ces ressources pédagogiques seront validées expérimentalement en laboratoire, dans des conditions écologiques et servir de base à l’élaboration de stratégies pédagogiques dans les formations médicales et paramédicales.

  1. Excitabilité corticospinale et plasticité du contrôle sensori-moteur

La plasticité du cortex moteur est directement induite par la demande fonctionnelle. La stimulation magnétique transcrânienne permet d’objectiver les modifications de l’excitabilité corticospinale après une intervention aiguë (diminution en situation de fatigue) ou chronique (augmentation après entraînement). La modulation des informations afférentes modifie la représentation corticale et l’excitabilité corticospinale. Compte tenu de l’importance des afférences dans la construction des commandes motrices (Wiesendanger & Miles, 1982), l’objectif sera de mieux cerner comment ces informations sensorielles impactent, en retour, l’activité corticale.

La vibration tendineuse est une méthode spécifique d’entraînement basée sur l’augmentation des afférences proprioceptives (Rittweger, 2010). Pratiquée de manière chronique, elle induit des adaptations qui se traduisent par des gains de force musculaire (Lapole et al., 2013). Notre projet est de caractériser l’effet des vibrations tendineuses et/ou musculaires sur l’excitabilité corticospinale et motoneuronale. La stimulation magnétique transcrânienne à simple et double choc permettra d’étudier de manière distincte l’excitabilité corticale et cortico-spinale. Par ailleurs, la stimulation électrique cervico-médullaire permettra de mesurer l’excitabilité motoneuronale. Ces méthodes complémentaires permettront de localiser, à l’issue d’un programme d’entraînement par vibrations, des sites de facilitation (e.g., adaptations spinales vs. supra-spinales), et évaluer les effets thérapeutiques potentiels des protocoles de vibration tendineuse.

Parallèlement, nous étudierons l’excitabilité des circuits corticaux sensori-moteurs interposés entre les afférences proprioceptives et la voie corticospinale, grâce à la stimulation magnétique transcrânienne conditionnée (Devanne et al., 2009). L’élévation de l’excitabilité de ces circuits en raison d’une forte sollicitation du cortex somesthésique par les vibrations est l’hypothèse principale. Les effets de la fatigue seront également envisagés, tout comme ceux de la pathologie.

La plasticité des circuits d’intégration sensorimotrice sera finalement étudiée en lien avec la proprioception lors de tests posturaux dynamiques. La répétition de tâches déstabilisant les sujets par des vibrations tendineuses (effets aigus) ou un travail unipodal et/ou sur surface instable permet, à long terme, une amélioration des performances (effets chroniques). Ces travaux seront complétés par l’étude du réflexe H, reflétant l’intégration, au niveau spinal, des informations proprioceptives de type Ia sous contrôle de mécanismes d’inhibition pré-synaptique. L’amélioration du contrôle proprioceptif devrait s’accompagner d’une optimisation du traitement spinal des informations proprioceptives.

  1. Interactions entre tâches cognitives et fonction posturale

Les paradigmes de double tâche associant contrôle postural et résolution d’une tâche cognitive permet l’étude des interrelations entre processus mentaux et contrôle sensorimoteur. Un des intérêts majeurs de ce type de paradigmes est qu’ils mobilisent des structures corticales spécialisées et hiérarchisées. Le comportement résultant est variable et indique une priorité accordée à l’un ou l’autre des aspects de la tâche. La littérature montre que l’âge, la spécificité, les consignes données et la difficulté de la tâche posturale et cognitive interagissent dans les stratégies observées.

Le niveau d’expertise n’a pas été spécifiquement intégré comme facteur affectant la posture, mais indirectement appréhendé en comparant des populations d’expertise variable, comme par exemple des personnes jeunes et des personnes âgées. L’effet d’une double tâche sur des sujets novices reste à préciser. Cette condition reste toutefois difficile à construire tant nous sommes amenés, dans la vie courante, à préserver notre posture tout en réalisant une tâche connexe. Nous proposons d’étudier le lien entre niveau de maîtrise posturale et habileté cognitive. Les effets du paradigme de double tâche sur l’une, l’autre ou les 2 tâches constitutives devraient être moindres à mesure que l’expertise dans la tâche posturale augmente.

Nous solliciterons un apprentissage sensorimoteur par la méthode de la balancelle, soit un système constitué d’un plateau rigide reposant sur deux arcs de cercle et qui modifie la coordination entre les déplacements du centre des pressions et les mouvements du centre de gravité. En effet, le mouvement de rotation-translation amplifie le déplacement du centre des pressions et, par suite, l’accélération horizontale communiquée au centre de gravité. Des précédentes études ont montré qu’un entraînement de deux fois dix minutes suffisait pour réduire significativement les déplacements du centre des pressions, attestant l’apprentissage d’une nouvelle coordination posturale (Rougier et al., 2011 ; Rougier, 2012). Il est donc possible de caractériser le comportement postural d’un sujet novice dans une tâche sensori-motrice nouvelle. Outre l’approfondissement des connaissances fondamentales relatives aux structures nerveuses impliquées dans le maintien de la station debout et dans l’apprentissage sensori-moteur, ces données devraient nous permettre de mieux évaluer les protocoles d’entraînement (chez les sportifs) ou de réadaptation (chez les personnes victimes d’incapacités motrices).

L’imagerie motrice est une opération cognitive dont l’effet sur le contrôle postural reste méconnu. Même si le contrôle postural dépend d’un contrôle sensorimoteur, il laisse toutefois une latitude d’intervention aux processus cognitifs. La double tâche peut avoir des effets facilitateurs ou délétères sur la posture, en fonction des caractéristiques de la tâche cognitive. Les données disponibles montrent que l’imagerie pourrait améliorer ou dégrader ou encore n’avoir aucune influence sur la posture. Nous proposons de manipuler le contenu (vivacité, vitesse), la nature (mouvement impliquant ou non les muscles posturaux) et la modalité (visuelle ou kinesthésique) des tâches d’imagerie motrice pour étudier ses interactions avec la fonction posturale et préciser le type d’interférence entre les deux tâches. Des principes pouvant être utilisés en rééducation de la fonction posturale ou en prévention des chutes chez les personnes âgées devraient en être déduits.

Dans une approche complémentaire, nous nous intéresserons aux bénéfices induits par l’imagerie motrice sur la performance motrice. On sait que l’imagerie motrice doit respecter des règles précises pour être efficace. Il s’agira d’approfondir ces principes d’utilisation et d’étudier plus spécifiquement les interactions entre la dépense énergétique induite par la tâche motrice et les processus mentaux.

Références :

Collet C, Guillot A., Lebon F., MacIntyre T. & Moran A. (2011). Measuring motor imagery using psychometric, behavioural, and psychophysiological tools. Exercise and Sport Sciences Reviews, 39, 85-92.

Devanne H., Degardin A., Tyvaert L., Bocquillon P., Houdayer E., Manceaux A., Derambure P. & Cassim F. (2009). Afferent-induced facilitation of primary motor cortex excitability in the region controlling hand muscles in humans. European Journal of Neuroscience, 30, 439-448.

Di Rienzo F., Guillot A., Matéo S., Delpuech C., Daligault S., Rode G. & Collet C. (2014). Neuroplasticity of prehensile neural networks after quadriplegia. Neuroscience, sous presse.

Di Rienzo F., Collet C., Hoyek N. & Guillot A. (2014). Impact of neurologic deficits on motor imagery: A systematic review of clinical evaluations. Neuropsychology Review, 24, 116-147

Guillot A., Di Rienzo F., Moran A., MacIntyre T. & Collet C. (2012). Imagining is not doing but involves motor commands: A review of experimental data related to motor inhibition. Frontiers in Human Neuroscience, 6, Article 247 (1-22).

Hoyek N., Collet C., Di Rienzo F., De Almeida M. & Guillot A. (2014). Effectiveness of three-dimensional digital animation in teaching human anatomy in an authentic classroom context. Anatomical Sciences Education, DOI: 10.1002/ase.1446.

Lapole T., Canon F. & Perot C. (2013). Ipsi- and contralateral H-reflexes and V-waves after unilateral chronic Achilles tendon vibration. European Journal of Applied Physiology, 113, 2223-2231.

Rittweger J. (2010). Vibration as an exercise modality: how it may work, and what its potential might be. European Journal of Applied Physiology, 108, 877-904.

Rougier P.R., Mathias M. & Tanzi A. (2011). Short-term effects on postural control can be evidenced by using a seesaw. Neuroscience Letters, 488, 133-137.

Rougier P.R. (2012). How an acute mastering of balance on a seesaw can improve the relationship between “static” and “dynamic” upright postural control. Gait and Posture, 36, 383-388.

Saimpont A., Malouin F., Tousignant B. & Jackson P.L. (2013). Motor imagery and mental practice in older adults. Journal of Motor Behavior, 45, 21-28.

Wiesendanger M. & Miles T.S. (1982). Ascending pathway of low-threshold muscle afferents to the cerebral cortex and its possible role in motor control. Physiological Reviews, 62, 1234-1270.

THEMATIQUE 4 :

Interfaces homme/matériel – homme/environnement

Nicolas FORESTIER2 (Responsable de la thématique – 50%)2, Alain Belli3 (70%), Phanélie BERTON2 (20%), Frédéric FARIZON3 (50%),

Christophe HAUTIER1 (40%), Frédérique HINTZY2 (70%), Karine MONTEIL1 (20%), Vincent PIALOUX1 (20%), Isabelle ROGOWSKI1 (50%),

Annie ROUARD2 (30%), Patrice ROUGIER2 (50%) Thomas RUPP2 (60%), Pierre SAMOZZINO2 (30%), Violaine SEVREZ1 (50%),

Paul CALMELS3 (40%), Josiane CASTELLS3(10%), Rodolphe TESTA3 (70%)

1Université Lyon 1; 2Université de Savoie ; 3Université de Saint-Etienne.

1. Introduction

Cette thématique s’intéresse aux interactions et adaptations de l’homme à son environnement lors de l’effort physique, en particulier lorsque son organisme et ses tissus sont soumis à des contraintes importantes sur les plans physiologiques (e.g. températures extrêmes, hypoxie), biomécaniques (e.g. forces et accélérations extrêmes, déséquilibres statiques et dynamiques) et/ou nerveux (e.g. pertes de contrôle sensoriel et moteur).

Cette thématique s’appuie sur le plan méthodologique sur les savoir-faire acquis et développés par les membres du LIBM  autour de plateformes technologiques innovantes :

– de biomécanique intégrée du mouvement, analyse cinématique HD 3D (motion capture & analysis) et dynamique (dont tapis roulants dynamométriques et plateformes de force) à l’IRMIS de Saint Etienne et sur le terrain en Savoie et à Lyon.

– de biomécanique des tissus en particulier par l’acquisition d’un élastographe dans le cadre IVTV Equipex (collaborations Ecole des Mines de Saint Etienne et Ecole Centrale de Lyon)

– de physiologie en conditions environnementales extrême en chambre bioclimatique à l’IRMIS de Saint Etienne (partenariat IFTH), et en condition réelle de montagne en Savoie

– d’électrophysiologie (électromyographie de surface, électrostimulation) et de neuro-physiologie (stimulation transcranienne).

À partir de ces outils, des modèles analysant et prédisant les comportements à l’interface homme-matériel (i.e. propagation de l’onde de choc lors de l’impact du pied en marche ou course à pied ou lors de la frappe en tennis ; effets biomécaniques et physiologiques des bandages de contention sur les muscles et vaisseaux compressés, et de la raquette de tennis) et à l’interface homme-environnement (i.e. protection au froid, en altitude ou en milieu aquatique) ont été développés lors du précédent quinquennal. Ces savoir-faire et modélisations ont également été le support de nombreux contrats de collaborations, avec l’ANR (ANR-BLANC-2010-909) et avec les partenaires industriels et des centres techniques, sur la conception et l’optimisation d’équipements sportifs (e.g. chaussure de running et de marche, Salomon, Scholl, CTC …) de dispositifs médicaux (genouillères, chaussettes de contention, CEVRES Santé, Thuasne, Ganzoni …) et de protection (tissus isolants thermiques, IFTH, La Companie du Bain – Damart).

2. Projet

Pour le prochain quinquennal cette thématique sera approfondie et développée par une approche « multi échelle » de la compréhension des mécanismes d’adaptation de l’homme à son environnement lors de l’effort physique en :

– Utilisant l’ensemble des niveaux d’analyse de la motricité humaine ; allant de la caractérisation biologique et in-vivo des tissus vivants jusqu’au contrôle sensorimoteur intégré en passant par la biomécanique et la physiologie de l’exercice.

– Validant et développant cette approche multi-échelle par des simulations réalistes en laboratoire (plateformes technologique fixes), et/ou des mesures embarquées optimisées sur le terrain (plateforme technologique embarquée).

– Appliquant cette approche multi-échelle à l’optimisation des matériels dans environnements et populations correspondant aux activités de nos principaux partenaires industriels et institutionnels : « environnement montagne » ; « motricité réduite – réhabilitation » et  « ergonomie du travail ». Afin de soutenir cette thématique, un projet de développement des plateformes technologiques a été demandé au prochain CPER H2020 (projet VITALES – DSI 7 « Sports, tourisme et équipements de montagne », soutenu par la COMUE de Lyon) et sera demandé dans le cadre de l’appel d’offre Institut Carnot – Filières (pilote institut Carnot STAR de Marseille)

2-1 Projets « Environnement Montagne »

La pratique d’activités en montagne est liée à des adaptations de l’organisme au froid et à l’altitude, adaptations associées à des conséquences d’ordre biomécanique et sensorielle. Les problématiques développées dans ce contexte concernent :

  1. La façon dont l’organisme subit et et s’adapte au stress environnemental hypoxique afin de limiter les mal-adaptations induites par l’altitude et de favoriser la performance physique en altitude.
  2. La façon dont l’organisme subit et exploite les phases de descente en course à pied sur les plans mécaniques, physiologiques et neuromusculaires
  3. La façon dont l’organisme subit le stress thermique
  4. La façon dont l’organisme adapte la motricité à au contact neige/glace

Pour répondre à ces problématiques, les paradigmes hypoxique thermique et mécanique seront manipulés d’une part dans des conditions de laboratoire en utilisant des dispositifs permettant de simuler les paramètres de contrôle (chambre/tente hypoxique, mélangeur de gaz ; tapis de course, plateforme bioclimatique, plateforme déstabilisante) et d’autre part en réalisant des expérimentations en altitude réelle sur la base de collaborations avec des stations alpines d’altitudes et des expéditions scientifiques en très haute altitude.

Partenaires institutionnels

  1. Institut des Sciences du Sport de Lausanne (Pr. Grégoire MILLET)
  2. Université de Calgary (Pr. Guillaume MILLET)
  3. Jozef Stefan Institute, Ljubljana, Slovénia (Dr Tadej DEBEVEC)
  4. Athlete Health and Performance Research Center, Aspetar, Doha, Quatar (Sébastien RACINAIS)
  5. IFREMONT
  6. Laboratoire HP2, Université de Grenoble
  7. Laboratoire LAMHES, Université de Nice (Pr. Jean Benoit MORIN)
  8. Fédération Française de Ski (Dr. Nicolas COULMY)

Partenaires industriels

Salomon S.A.S

Institut Français du Textile et de l’Habillement

Station alpine d’altitudes

2-2. Projets « Mobilité réduite – réhabilitation ».

Il existe de nombreuses situations qui conduisent à une réduction de la mobilité des individus. Qu’elles soient permanentes ou temporaires, ces situations nécessitent l’utilisation d’un matériel ou de conditions spécifiques qui, par leur fonction de compensation, d’assistance ou de stabilisation, favorisent l’individu dans sa pratique.  Cette optimisation fonctionnelle qui s’inscrit dans le cadre de la réhabilitation motrice comme dans celui de la prévention repose sur :

  • L’élaboration de dispositifs innovants qui permettent d’optimiser la restauration du contrôle neuromusculaire articulaire. Les travaux relatifs au contrôle de la cheville ont démontré la façon dont la restauration sensori-motrice pouvait être optimisée (Forestier et coll. 2014). L’application de ces résultats à d’autres articulations du système locomoteur ainsi que la mise en relation des liens sensori-moteur des articulations du membre inférieur (cheville-genou-hanche) seront investiguées en collaboration avec certains industriels locaux.
  • Le développement de textiles médicaux capable de renseigner le patient et/ou le praticien (Sofileta, CEA LETI)
  • La création d’interfaces capables de contrôler le processus de réhabilitation en lien avec le département de mécatronique de l’Université de Savoie.
  • Une connaissance accrue des effets biomécaniques des exercices de rééducation réalisés en milieu aquatique. L’objectif principal de ce travail consiste à quantifier les moments nets articulaires au moyen d’une modélisation des écoulements des fluides (Computational Fluid Dynamic).

Partenaires institutionnels

  • Laboratoire SYMME (Université de Savoie, Annecy, France), Christine BARTHOD (MCU, HDR)
  • UMR 5307, LGF, Centre Ingenierie Santé, Ecole des Mines de Saint-Etienne Pr Geringer et Molimard)
  • Institut des sciences du sport de Lausanne (Pr. Degache, Lausanne, Suisse)
  • LABIOMEP, Université de Porto (Pr. Joao PAULO VILAS BOAS)
  • Laboratorio di fisiologica, Université de Sienne
  • Groupe de Recherche en Analyse du Mouvement et Ergonomie, Faculté de Médecine (Québec, Québec, Canada), Pr. Normand TEASDALE
  • Movement to Health Laboratory – M2H (Montpellier, France), Ludovic MARIN (MCU-HDR)
  • EUROMOV (Montpellier, France), Pr. Benoit BARDY
  • Fédération Francaise de Natation
  • Fédération Francaise de Ski (Dr. Nicolas COULMY)

Partenaires industriels

  • Société CEVRES Santé
  • Société ALTEOR
  • RB3D (exosquelette)
  • Société THUASNE
  • Société SOFILETA
  • CITYZEN Science
  • OKEO
  • Institut Français du Textile et de L’Habillement

2-3. Projets « Ergonomie du sport et du travail »

Les particularités de l’environnement sportif ou industriel nécessitent des adaptations des conditions de réalisation du mouvement volontaire. Ces adaptations visent tout d’abord à l’optimisation des équipements des sportifs et opérateurs qui doivent assurer leurs fonctions de protection tout en respectant un niveau de contrainte physiologique acceptable. Ces adaptations concernent ensuite les conséquences de la sur-sollicitation des systèmes neuromusculaire et ostéo-articulaire associée à la survenue de pathologies spécifiques regroupées sous le terme générique de Troubles Musculo-Squelettiques (TMS). Ces atteintes, qui concernent les tissus mous des structures péri-articulaires, contribuent au vieillissement prématuré du sportif et de l’opérateur industriel. Les objectifs principaux consistent à développer de nouvelles connaissances théoriques relatives i) à l’étiologie des Troubles Musculo-Squelettiques du membre supérieur et du complexe de l’épaule, ii) à la transmission des mécanismes vibratoires par le matériel sportif et industriel et enfin iii) aux méthodes de prise en charge de ces pathologies dans le champ de la ré-athlétisation et du travail industriel.

Partenaires institutionnels

  1. Groupe de Recherche en Analyse du Mouvement et Ergonomie, Faculté de Médecine (Québec, Québec, Canada), Pr. Normand TEASDALE.
  2. CIHR-IRSST Chair Gender Work & Health (Montréal, Québec, Canada)
  3. Occupational Biomechanics and Ergonomics Lab (OBEL), Dr. Julie COTE
  4. Montreal Center for Interdisciplinary Research in Rehabilitation (CRIR)
  5. Laboratoire de biomécanique et Mécanique des chocs (UMR-T 9406), Université de ???

Partenaires industriels

  1. Groupe SEB S.A.S
  2. Société CEVRES Santé (Drs. Romain TERRIER et Grégoire MITONNEAU)
  3. Babolat S.A.S
  4. Mavic S.A.S
  5. IFTH

Références :

Creveaux T, Dumas R, Hautier C, Macé P, Chèze L, Rogowski I. Joint Kinetics to Assess the Influence of the Racket on a Tennis Player’s Shoulder. Journal of sports science & medicine 2013; 12(2):259-66.

Creveaux T, Sevrez V, Coste B, Rogowski I. Methodological contribution to study the vibratory behaviour of tennis rackets following real forehand drive impact. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 2014; 17:S150-1.

Rogowski I, Creveaux T, Faucon A, Rota S, Champely S, Guillot A, Hautier C. Relationship between muscle coordination and racket mass during forehand drive in tennis. European Journal of Applied Physiology 2009; 107(3):289-98.

Sevrez V, Creveaux T, Dumas R, Chèze L, Macé P, Rogowski I. Influence of racket on the variability of humerothoracic joint kinematics during tennis serve: a preliminary study. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 08/2014; 17:S152-3.

 

THEMATIQUE 5 :

Performance et prévention dans le sport et le handicap

Pascal Edouard3 (responsable de la thématique, 100%), Jérôme Bastien (100%)1, Sophie Berthouze (100%)1, Alain Belli (30%)3,

Thierry Busso (30%)3, Paul Calmels (60%)3, Josiane CASTELLS (10%)3, Jean-Claude Chatard (100%)3, Bruno DOHIN (100%)3,

Frédéric Farizon (50%)3, Xavier Devillard (50%)3, Léonard Féasson (15%)3, Vincent Gautheron (100%)3, Christophe Hautier (60%)2,

Frédérique Hintz (30%)y2, Thomas Lapole (30%)3, Pierre Legreneur (100%)1, Karine Monteil (80%)1, Rémi Philippot (100%)3,

Diana Rimaud (20%)3, Annie Rouard (70%)2, Isabelle Rogowski (50%)1, Thomas Rupp (25%)2, Pierre Samozino (70%)2,

Rodolphe TESTA (30%)3, Elvire Servien (100%)1, Violaine Sevrez (50%)1

1Université Lyon 1; 2Université de Savoie ; 3Université de Saint-Etienne.

  1. Introduction

Cette thématique transversale étudie de manière interdisciplinaire les liens entre la performance motrice et la santé, à travers l’étude des déterminants de la performance motrice, de la prévention des blessures, et des bienfaits de l’activité physique pour la santé. L’objectif général de ce thème est de prévenir la santé des sportifs et de promouvoir de la santé par le sport. Cette approche concernera différentes populations, du sportif de haut-niveau à la personne en situation de vulnérabilité. Les applications pratiques viseront l’amélioration de la performance, de la qualité de vie et de la santé. Chez le sujet sportif, la compréhension des déterminants de la performance motrice permet d’une part l’amélioration de la performance sportive, et d’autre part d’appréhender les facteurs physiopathologiques des blessures survenant lors de la pratique sportive et de développer des mesures préventives adaptées. Chez le sujet en situation de vulnérabilité et/ou de handicap, la compréhension des déterminants de la performance motrice permet d’une part l’amélioration de sa performance motrice et par conséquent de sa qualité de vie, et d’autre part de déterminer ses besoins et limites en terme d’activité physique pour promouvoir sa santé. Ainsi, cette problématique de recherche sera décliné en 3 axes, dans la continuité des travaux scientifiques précédemment réalisés par les acteurs de ce thème 1, et associant recherche fondamentale et appliquée :

  1. déterminants biomécaniques, neurophysiologiques et bioénergétiques de la performance motrice ;
  2. déterminants de la prévention ;
  3. promotion de la santé par l’activité physique.
  1. Déterminants biomécaniques, neurophysiologiques et bioénergétiques de la performance motrice

La performance motrice est une thématique centrale des deux équipes d’accueil précédentes (EA 4338 et EA 647). L’objectif de cette approche est d’améliorer la compréhension des déterminants biomécaniques et physiologiques de la motricité au cours des activités physiques : cycliques (course à pied, natation, pédalage, locomotion en fauteuil roulant), explosives (lancers, services au tennis ou sauts) et d’équilibration. L’analyse de ces phénomènes a pour objectif l’optimisation de la performance motrice chez le sujet sain ou en situation de vulnérabilité et/ou de handicap, et la prévention des blessures. Les travaux de recherche développés au sein des deux équipes ont permis des avancées significatives de la connaissance des phénomènes théoriques et le développement de modèles qui ont donné lieu à des applications pratiques dans les domaines de l’entraînement du sportif, du réentrainement à l’effort du patient et de la prise en charge médicale et para-médicale (Morin et al. 2011, Pairot de Fontenay 2014, Rota 2013, Samozino 2014). Dans le prochain quinquennal, la poursuite de l’étude des déterminants biomécaniques et bioénergétiques de la performance motrice lors de l’adaptation à diverses contraintes environnementales et biologiques portera sur l’analyse :

  • de l’influence de la fatigue sur la performance motrice chez le sujet sain et pathologique enfant et adulte en vue de déterminer les facteurs limitant la capacité à l’effort et d’objectiver les stratégies d’adaptation de l’organisme à la fatigue. Collaborations : Centre de Kinésithérapie du Sport de Lyon (France), Hospices Civils de Lyon (France), Université de Victoria (Australie), et ASPETAR (Qatar). Financements : l’un des chercheurs bénéficie d’une allocation doctorale et les coûts annexes seront couverts par les partenaires institutionnels étrangers ;
  • des coordinations interarticulaires au cours de mouvements dynamiques chez le sujet sain et pathologique, afin d’étudier la plasticité du contrôle moteur en vue de diminuer les contraintes et d’améliorer la qualité de vie. Cette approche sera complétée par une analyse quantifiée de la marche, de la force musculaire posturographique et de la mesure des capacités proprioceptives. L’objectif de cette démarche est d’évaluer l’adaptabilité du pattern moteur et ses conséquences sur l’équilibration et la marche du sujet sain et pathologique, enfant et adulte, ainsi que la relation entre les capacités proprioceptives et la reproductibilité de la réponse motrice. Collaborations : Centre Albert Trillat Lyon (France), Simulation & Movement modeling Lab Université de Montréal (Canada). Financements : LIBM pour les coûts annexes ;
  • des déterminants biomécaniques et bioénergétiques de la performance à l’exercice de type course à pied, sprint, saut, déplacement en fauteuil roulant, nage, service au tennis ou encore lors d’épreuves combinées (décathlon et heptathlon) en vue de déterminer l’apport relatif des différents groupes musculaires, les stratégies de distribution des moments articulaires et l’importance des relations force/longueur et force/vitesse. Cette approche étant complétée par l’étude de l’influence de l’âge et du vieillissement sur la performance au cours de l’exercice explosif (sprint et saut). Collaborations : Fédération Française d’Athlétisme, Laboratoire LAMHES Université de Nice (France).
  • des effets des vibrations sur les propriétés élastiques musculo-tendineuses et sur le développement des pathologies de sur-utilisation en tennis. Financements : ANR, ACE et autres financements.
  1. Déterminants de la prévention des blessures en sport

Les différents travaux sur la performance motrice associés au caractère pluri-disciplinaire du laboratoire (scientifiques et médecins) ont permis de tisser des liens étroits avec les acteurs de terrain (athlètes, entraineurs et fédérations sportives). Cette situation originale a favorisé l’émergence d’une compétence reconnue dans le domaine de la recherche sur la prévention de la blessure en sport. Il est à noter que la prévention des blessures en sport est un enjeu important pour tous les acteurs autour du sport, et représente un enjeu scientifique récent (augmentation des publications, positionnement du Comité International Olympique (CIO), implication des fédérations sportives internationales, création d’un congrès scientifique international (http://www.ioc-preventionconference.org), implication forte d’une revue médicale internationale (British Journal of Sports Medicine, Rang SIGAPS A Impact factor 4,2)). Ainsi, en prenant pour modèle sportif l’athlétisme, et en suivant la méthodologie de recherche clinique décrite par van Mechelen et al. (1992), un certain nombre d’études épidémiologiques ont été conduites visant à mieux déterminer le contexte des blessures en athlétisme (Edouard et al. 2014, Timpka et al. 2014), et des travaux biomécaniques du mouvement ont été menés ayant pour objectif la compréhension des facteurs de risque de blessures. Au cours du prochain quinquennal les travaux de l’équipe s’attacheront à analyser :

  • l’incidence, la prévalence et les caractéristiques des blessures à travers des études épidémiologiques, en utilisant le modèle de l’athlétisme et d’autres modèles sportifs, en associant une réflexion sur la méthodologie du recueil des données et les critères de jugement ;
  • les facteurs de risque de blessure et les facteurs/critères prédictifs de reprise sportive, par une analyse globale et intégrée, biomécanique (biomécanique de la course, du sprint et du saut, contrôle sensori-moteur) et physiologique (système nerveux autonome, filières énergétiques), portant notamment sur les modèles des lésions des muscles ischio-jambiers, de la rupture du ligament croisé antérieur du genou, et l’articulation de l’épaule ;
  • l’importance de l’hyper-sollicitation et des mécanismes d’ « overuse » dans les facteurs de risque de blessure ;
  • l’efficacité de mesures/méthodes/protocoles de prévention des blessures (exercices, rééducation-réhabilitation, contention…)

Ces travaux seront réalisés en collaboration avec la Fédération Française d’Athlétisme (FFA), l’International Association of Athletics Federation (IAAF), l’European Athletic Assosication (EA), le Laboratoire LAMHES Université de Nice, l’Université de Linköping (Suède), l’université d’Auckland (Nouvelle-Zélande), le Laboratoire SNA-EPIS EA 4607 (St-Etienne), le Zentrum Rehab and Performance Center de Pamplona (Espagne), et l’Association Sportive de Saint-Etienne (France), Centre Albert Trillat Lyon (France), Simulation et Movement modeling Laboratory Université de Montréal (Canada). Des financements seront demandés à l’INSEP, IAAF, l’EA, ANR…

  1. Promotion de la santé par l’activité physique

Compte tenu des liens étroit entre sport et santé, et du fait que la promotion de l’activité physique et sportive et de l’exercice pour la santé et pour tous représente un enjeux important de santé publique, du fait des nombreuses preuves scientifiques rapportant ses bienfaits pour la prévention des pathologies cardio-vasculaires, des maladies chroniques et néoplasiques, et sur la réduction du risque de mortalité (INSERM 2008, Moore et al. 2012), il devient fondamental de mieux appréhender ce nouvel élément de la prévention de la santé de l’Homme. L’objectif de l’équipe sera de recueillir de nouvelles données permettant de mieux cerner les effets de l’activité physique sur la santé chez le sujet sain, vulnérable et pathologique, et d’améliorer la maîtrise des indications et contre-indications de la pratique de l’activité physique pour la santé. Dans le prochain quinquennal, nous nous proposons donc d’analyser les liens existant en terme de bénéfice de santé entre l’activité physique et :

  • le vieillissement, à travers l’analyse de la cohorte PROOF en collaboration avec le Laboratoire SNA-EPIS EA 4607, dans le cadre du projet Eco-well déposé dans le cadre du programme « Research & Innovation Action » H2020 de la communauté Européenne, domaine PHC 26 « Self management of health and desease : citizen engagement of health ». Il est à noter que certains travaux seront en lien avec ceux du thème 3 sur Déconditionnement/reconditionnement musculaire et thérapie par l’activité physique et de l’axe 5 (approche biologique et moléculaire de la dysfonction vasculaire de la cohorte PROOF) ;
  • Les maladies chroniques de type BPCO, maladies cardiaques et métaboliques (collaborations avec le centre de réadaptation DIeulefit Santé, les HCL), financements demandés dans le cadre d’un PHRC.
  • les pathologies néoplasiques. Collaborations : Université de Bordeaux 2 Segalen (France), CRIS-EA647 (future EA SHS) Lyon (France), Institut de Cancérologie de la Loire St-Etienne (France), Centre Léon Bérard Lyon (France), Réseau DEDICAS, Saint-Etienne (France), Hôpital S. Giovanni Bosco Turin (Italie) ;
  • les sujets atteints d’ostéogénèse imparfaite. Collaborations et financements : Association de l’Ostéogénèse Imparfaite (France) ;
  • les blessés médullaires. Financements : PHRC national.

Références :

Edouard P, Branco P, Alonso, JM. Challenges in Athletics injury and illness prevention: Implementing prospective studies by standardized surveillance. Br J Sports Med 2014; 48(7):481-2.

-NSERM. Synthèse et recommandations INSERM : Activité Physique, contextes et effets sur la santé. Editions INSERM : Expertise collective. 2008.

van Mechelen W, Hlobil H, Kemper HC. Incidence, severity, aetiology and prevention of sports injuries. A review of concepts. Sports Med 1992;14:82-99.

Morin J-B, Edouard P, Samozino P. Technical ability of force application as a determinant factor of sprint performance. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(9):1680-1688.

Moore SC, Patel AV, Matthews CE, Berrington de Gonzalez A, Park Y, Katki HA, Linet MS, Weiderpass E, Visvanathan K, Helzlsouer KJ, Thun M, Gapstur SM, Hartge P, Lee IM. Leisure time physical activity of moderate to vigorous intensity 
and mortality: a large pooled cohort analysis. PLoS Med 2012; 9:e1001335

Pairot de Fontenay, B., Argaud, S., Blache, Y., Monteil, K. Asymmetries in Joint Work during Multi-Joint Movement after Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. : a Pilot Study. Scand J Med Sci Sports 2014, DOI:10.1111/sms.12207

Rota S, Morel B, Saboul D, Rogowski I, Hautier C. Influence of fatigue on upper limb muscle activity and performance in tennis. J Electromyogr Kinesiol 2013. [Epub ahead of print] doi:pii: S1050-6411(13)00239-3.

Samozino P, Edouard P, Sangnier S, Gimenez P, Morin JB. Experimental evidence of optimal force-velocity profile in ballistic performances. Int J Sports Med. 2014;35(6):505-510.

Timpka T, Alonso JM, Jacobsson J, Junge A, Branco P, Clarsen B, Kowalski J, Mountjoy M, Nilsson S, Pluim B, Renström P, Rønsen O, Steffen K, Edouard P. Consensus statement on injury and illness definitions and data collection procedures on epidemiological studies in Athletics (track and field). Br J Sports Med 2014; 48(7):483-90.